В принципе, лазер преобразует внешнюю форму энергии (электрический разряд или излучение лампы-вспышки или лазерного диода) в свет на одной длине волны.
Этот эффект может быть достигнут несколькими способами. Активная жидкость лазера может состоять из газа или твердого тела, отсюда и название газового лазера и твердотельного лазера.
В лазерном резонаторе лазерная жидкость помещается между двумя зеркалами. Лазерный свет, создаваемый внешней энергией, отражается между зеркалами и при этом усиливается, а часть луча проходит через частично отражающее зеркало. Эта часть луча используется для лазерной процедуры.
В промышленности для обработки материалов в основном используются два типа лазеров: Nd:YAGr-лазер и CO 2 -лазер .
CO 2 -лазер с медленным продольным потоком
В этой модели скорость потока лазерного газа составляет примерно 5 м/с. Эта модель обычно питается от постоянного тока. Охлаждение лазерного газа происходит через стенку резонатора. На каждый метр длины разряда в резонаторе вырабатывается максимум 100 Вт мощности. Для получения более высоких мощностей необходимо использовать очень длинные резонаторы. Для достижения компактной конструкции резонаторы почти всегда гофрированы. Эти модели лазеров предлагаются с мощностью до 1,5 кВт. Для более высоких мощностей увеличивается количество оптических элементов и, следовательно, сложность калибровки; это также значительно увеличивает тепловую чувствительность. Этот тип лазера идеален для получения луча хорошего качества с мощностью менее 500 Вт.
Быстрый лазер CO 2 с продольным потоком
В этой модели скорость потока лазерного газа составляет более 500 м/с. Эти расходы достигаются с помощью насосов Рутса или турбонагнетателей. Охлаждение лазерного газа происходит через теплообменники. На каждый метр длины разряда достигается мощность лазера до 500 Вт, что позволяет создавать компактные лазеры с высокой выходной мощностью (до >36 кВт). Возбуждение происходит постоянным током или высокой частотой. Большинство CO 2 -лазеров , используемых сегодня в металлообработке, работают по этому принципу.
CO 2 -лазер с перекрестным потоком
В этом типе лазера лазерный газ течет поперек оси резонатора. Охлаждение обеспечивается теплообменником. Рециркуляция лазерного газа обеспечивается нагнетателем. Большие объемы резонаторов позволяют достигать больших мощностей. В настоящее время эти мощности обычно составляют от 6 до 45 кВт. Лазеры этого типа обычно возбуждаются постоянным током. В силу качества спиц они менее пригодны для резки и больше для сварки и обработки поверхности.
Лазер Nd:YAG
Активная лазерная среда состоит из искусственного монокристалла YAG, в который вставлен неодим. Энергия подается оптически через импульсные лампы.
Это явление также называют «оптической накачкой». Лампа-вспышка и активная лазерная среда расположены в фокусах зеркальных эллиптических цилиндров. Это решение позволяет оптимально использовать энергию импульсных ламп. Лазеры Nd:YAG в основном используются в импульсном режиме. Средняя мощность импульсных систем составляет около 1000 Вт. Лазеры Nd:YAG в непрерывном режиме доступны до 4200 Вт. Подобно лазеру CO 2 , излучение лазера Nd:YAG может быть возвращено и сформировано с помощью зеркал и линзы. Из-за более короткой длины волны 1,06 мкм передача луча также может осуществляться по оптическим волокнам. Особый интерес в этом отношении представляет комбинация с роботом с шарнирно-сочлененными руками.
Для работы лазера Nd:YAG не требуется газ. В зависимости от типа обработки требуются режущие или защитные газы. Основное применение лазера Nd:YAG включает резку, сварку и сверление в точной механике и электротехнической промышленности, особенно для обработки очень мелких компонентов.
